综合电子系统设计系统设计概述
电子系统设计课程设计
电子系统设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解电子系统的基本原理，掌握电子元件的功能和电子电路的设计方法。
2. 使学生能够运用所学知识，设计并搭建简单的电子系统，如传感器应用、信号处理和控制系统。
3. 引导学生了解电子系统在实际应用中的发展现状和未来趋势。
技能目标：1. 培养学生运用电子绘图软件进行电路图设计的能力。
2. 提高学生动手实践能力，能够正确组装和调试电子系统。
3. 培养学生团队协作和问题解决能力，能够共同完成电子系统的设计与制作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子科学的兴趣，激发创新意识，增强探究精神。
2. 引导学生树立正确的工程伦理观念，注重环保和资源利用，培养社会责任感。
3. 培养学生严谨、细致的学习态度，养成良好的学习习惯和团队合作精神。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，结合理论教学和动手实践，注重培养学生的实际操作能力和创新意识。
学生特点：学生已具备一定的电子基础知识，具有较强的求知欲和动手能力，但对电子系统设计的整体认识尚浅。
教学要求：教师需结合学生特点，以理论为基础，实践为导向，引导学生主动参与，注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际电子系统的设计与制作，达到学以致用的目的。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 电子系统设计基础理论：- 电子元件特性与选型- 电路图绘制原则与方法- 电子电路的基本分析方法2. 电子系统设计实践：- 传感器应用电路设计- 信号处理电路设计- 控制系统电路设计3. 电子系统设计与制作：- 设计流程与方法- 电子绘图软件操作- 电子系统组装与调试4. 电子系统设计案例分析：- 现有电子产品的原理与结构分析- 创新电子系统设计实例讲解- 学生作品展示与评价教学内容根据课程目标，结合教材相关章节，制定以下教学大纲：第1周：电子系统设计基础理论第2周：电子元件特性与选型第3周：电路图绘制原则与方法第4周：电子电路的基本分析方法第5周：传感器应用电路设计第6周：信号处理电路设计第7周：控制系统电路设计第8周：设计流程与方法第9周：电子绘图软件操作第10周：电子系统组装与调试第11周：现有电子产品案例分析第12周：学生作品设计与制作第13周：学生作品展示与评价教学内容注重科学性和系统性，旨在使学生掌握电子系统设计的基本知识和技能，培养实际操作能力和创新意识。
电子系统课程设计
电子系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解电子系统的基本组成、功能及工作原理，掌握常见电子元器件的特性及使用方法。
2. 掌握电子系统设计的基本流程，包括需求分析、方案设计、电路仿真、PCB 设计、调试与测试。
3. 了解电子系统的可靠性、稳定性及抗干扰能力等方面的知识。
技能目标：1. 能够运用所学知识，针对实际问题进行电子系统设计，具备分析问题、解决问题的能力。
2. 熟练使用电子设计工具，如Multisim、Protel等软件进行电路仿真、PCB 设计。
3. 能够独立完成电子系统的组装、调试与测试，提高实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生的团队合作意识，学会与他人共同解决问题，提高沟通与协作能力。
2. 激发学生对电子技术的兴趣和热情，培养创新精神和实践能力。
3. 强化质量意识，培养学生严谨、认真、负责的工作态度，注重电子产品的可靠性和安全性。
本课程针对高中年级学生，结合电子系统知识，注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力和创新能力。
在教学过程中，充分考虑学生的认知水平、兴趣和特长，引导他们主动参与、积极思考，实现课程目标的分解与落实。
通过本课程的学习，使学生能够掌握电子系统设计的基本方法，培养他们在实际问题中运用所学知识解决问题的能力，为未来从事电子工程及相关领域工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 电子系统基本原理：包括电子系统的组成、工作原理，电子元器件的特性和选型。
- 教材章节：第一章 电子系统概述、第二章 电子元器件- 内容安排：讲解电子系统的基本概念，介绍常见电子元器件及其功能。
2. 电子系统设计流程与方法：包括需求分析、方案设计、电路仿真、PCB设计、调试与测试。
- 教材章节：第三章 电路分析与设计、第四章 电子电路仿真、第五章 PCB设计- 内容安排：讲解电子系统设计的基本流程，指导学生运用Multisim、Protel 等软件进行电路仿真与PCB设计。
3. 电子系统实践操作：包括电子元器件焊接、组装、调试与测试。
综合电子系统设计-电子系统的构成
－电子系统的构成
2020/7/7
主要内容： ➢电子系统构成 ➢处理器的选择 ➢存储器体系设计 ➢输入输出通道设计 ➢系统管理
2020/7/7
电子系统的构成
微处理器 存储器 人机接口 通讯接口 系统译码与控制 输入输出接口（通道），输入输出设备，信号调
理与驱动 电源 其它
• 系统参数区 ）
（FLASH,EEPROM） （FLASH,EEPROM） （FLASH,RAM,EEPROM
• 变量工作区、数据暂存区 （RAM）
• 数据缓冲区
（RAM,FIFO,双口RAM）
• 数据记录区
（EEPROM,NOVRAM,RAM
）
2020/7/7
电子系统的构成 存储器设计
➢微处理器的寻址能力
电子系统的构成
嵌入式处理器（ARM7） LPC2138
LPC2138 是基于一个支持实时仿真和 跟踪的16/32 位ARM7TDMI-STM CPU， 并带有512kB 嵌入的高速Flash 存储器， 128 位宽度的存储器接口和独特的加速结 构使32 位代码能够在最大时钟速率下运行 。多个32位定时器、4路10位ADC、PWM 输出以及多达9个外部中断，内置了宽范围 的串行通信接口，非常适合于通信网关、 协议转换器、嵌入式软件调制解调器以及 202其0/7/7它各种类型的应用。
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电子系统的构成
单片机
ADuC812/831
•
2020/7/7
电子系统的构成
单片机
ADuC812/831
8052兼容内核（最大16MHz） 5V电压工作，正常,空闲和掉电模式。 3个16位定时/计数器 32条可编程的I/O线 大电流驱动能力(P3) 9个中断源、2个优先级。
电子系统设计方案(PDF 66页)
UI
C1
1 C2
0.33F 1µF
UO
+
+
W7805 稳压器基本接线图
W7905 稳压器基本接线图
电容C1——防止自激振荡。 0.1F ~ 0.33F 电容C2——减小高频干扰，改善瞬态特性。1F
输入与输出之间的电压差不得低于2V
2）提高输出电流的电路
VD 的作用：补偿三极管的发射结电压，使电路输出 电压等于三端集成稳压器的输出电压。
第一节 78/79系列三端稳压器
一、 78系列三端稳压器 78L×× 输出电流100mA 78M×× 输出电流500mA 78×× 输出电流1000mA 标称输出电压：5、6、7、8、9、10、12、
15、18、24。
表2.1 三端稳压器的基本技术指标
项目
符号 78L 78M 78 79L 79M 79 单位
1 W78XX
3
+
C1
2
C2
0.33F
1F
UI
0.33F
1F
_
C1
1
C2
2 W79XX 3
+UO RL1
RL2 －UO
正负电压同时输出电路
4 三端固定稳压器使用注意事项
1）防止输入输出接反，损坏器件； 2）防止稳压器浮地故障； 3）如果输出电压|V0|〉7V，应接保护二极
管 4）输入电压不能超过允许最高输入电压
3）提高输出电压的电路
UO UO U Z
UO
(1
R2 R1
)U O
4）使输出电压可调的电路
射极跟随
因为 U A
R2 R3 R1 R2 R3
UO
UO U A UO
电子系统设计——第1章电子系统设计方法(讲稿)-0共79页文档
《电子系统设计》 渤海大学工学院
TM
9
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电子系统的设计
1、一般方法
自顶向下的设计方 法
自底向上的设计方 法
以自顶向下方法为 主导，并结合使用 自底向上的方法
何谓顶？ 顶——系统的功能
何谓底？ 底——最基本的元、器 件，甚至是版图
《电子系统设计》 渤海大学工学院
TM
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元、器件
版图
《电子系统设计》 渤海大学工学院
TM
12
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电子系统的设计
自上而下法的要领
从顶层到底层 从概括到展开 从粗略到精细
《电子系统设计》 渤海大学工学院
TM
13
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电子系统的设计
自上而下法遵循的原则
（1）正确性和完
备性原则
（2）模块化，结
构化原则
（3）问题不下放
原则
（4）高层主导原
《电子系统设计》 渤海大学工学院
TM
47
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各种电子系统设计步骤综述
车速及路程计算模块：采用断续式光电开关，在车轮上均匀分 布遮光条，车轮转动产生脉冲。 躲避障碍物模块：采用超声波测距，由于障碍物随机放置，测 试后躲避障碍物的模糊控制较为复杂。由于障碍物在两个方形障 碍区内，可依靠光源指示行走。 电源模块：单一电源供电，由于电机启动瞬间电流大，将造成 电源系统的不稳定，可能会影响系统正常工作。双电源供电，将 电机驱动电源与单片机、传感器等电路的供电系统隔离，提高系 统的可靠性。
《电子系统设计》第1章 电子系统设计导论
渤海大学工学院TM 学院
1
电子系统概述
1、定义 1）、系统的定义
系统是由两个以上
电子系统设计与实践
陕西科技大学电气与信息工程学院
1.3 设计方法与步骤---设计方法
系统分解
ห้องสมุดไป่ตู้功能块划分
子系统设计
系统集成
陕西科技大学电气与信息工程学院
1.3 设计方法与步骤---设计方法
2.自顶向下设计方法 • 在VLSI系统的设计中主要采用的方法是自顶向下
设计方法，这种设计方法主要采用综合技术和硬 件描述语言，让设计人员用正向的思维方式重点 考虑求解的目标问题。采用概念和规则驱动的设 计思想从高层次的系统级入手，从最抽象的行为 描述开始把设计的主要精力放在系统的构成、功 能、验证直至底层的设计上，从而实现设计、测 试、工艺的一体化。
文献等，能寻求正确答案；对实验中碰到的一些问题，能 通过观察、分析、判断、改正、再实验、再分析等基本方 法去解决；
• 学会绘制电路原理图、接线图，学会正确安装、调试电路 系统，并学会分析查找故障原因，找到解决手段和方法；
• 熟悉和进一步加深对常用电子仪器仪表，如示波器、信号 发生器、稳压电源等的正确使用；
陕西科技大学电气与信息工程学院
1.3 设计方法与步骤---设计方法
1. 自底向上设计方法
• 传统的系统设计采用自底向上的设计方法。即采 用“分而治之”的思想，它的基本策略是将一个 复杂系统按功能分解成可以独立设计的子系统， 子系统设计完成后，将各子系统拼接在一起完成 整个系统的设计。一个复杂的系统分解成子系统 进行设计可大大降低设计复杂度。由于各子系统 可以单独设计，因此具有局部性，即各子系统的 设计与修改只影响子系统本身，而不会影响其它 子系统。
电子系统设计
电子系统设计字数：2687字引言：随着科技的不断发展，电子系统在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
无论是我们的手机、电视、音响等，还是电子设备在医疗、交通、工业等方面的应用，电子系统都在为我们提供更加便捷和高效的服务。
本文将介绍电子系统设计的基本原理和步骤，以及在实际应用中需要注意的问题。
一、电子系统设计的基本原理1.1 系统需求分析在设计任何系统之前，首先需要明确所需解决的问题以及系统的功能和性能要求。
这可以通过与客户和用户进行沟通和交流来实现。
根据需求分析，我们可以对系统进行结构和功能的初始设计，并在后续的过程中进行逐步优化。
1.2 系统架构设计系统架构设计是整个设计过程中的关键步骤，它确定了系统的整体结构和组成部分之间的关系。
在进行系统架构设计时，我们需要考虑到系统的功能、性能、可靠性、成本以及系统的扩展性和维护性等方面的因素。
常用的系统架构包括单处理器架构、多处理器架构、分布式系统架构等。
1.3 硬件设计在硬件设计阶段，我们需要确定系统所需的各种硬件组件和接口，并进行电路设计和原型制作。
硬件设计涉及到电路图设计、电路板布局和制造等环节，其中还包括分析和验证电路性能以及对可靠性和EMC（电磁兼容性）的测试。
1.4 软件设计软件设计是电子系统中另一个重要的方面。
它涉及到编程语言的选择、算法的设计和软件模块的开发等。
软件设计需要根据系统的需求，选择合适的编程语言和开发工具。
同时，软件设计还需要考虑到系统的可靠性、实时性、可移植性和安全性等因素。
1.5 系统集成和测试系统集成是将各个组成部分整合在一起，形成一个完整的系统的过程。
系统集成包括硬件和软件的集成，以及对系统进行功能测试和性能测试。
通过系统集成和测试，我们可以验证系统的功能和性能是否达到预期，并对系统进行调整和优化。
二、电子系统设计中的注意事项2.1 功耗管理在设计电子系统时，功耗管理是一个需要特别关注的方面。
随着电子设备的普及和多样化，不断增长的功耗给环境和能源消耗带来了巨大的压力。
电子系统设计概述
4.5 嵌入式系统开发工具
单片机系统集成开发环 境:ARM/C51 IDE
DSP(数字信号处理)集成 开发环境:TI CCS (Code Composer Studio)
嵌入式系统软件开发调试 环境:ARM Code Warrior集 成开发环境
多核嵌入式系统发展方向 调试主
机PC
¾ 单元级联接口、配合、协议
¾ 绘出系统电路图
模仿、改进、创新 23
3.3 元器件选择与应用
¾ 电阻器/电位器
器件工作温度℃ C:0~70 I:-40~+85
(阻值、精度、功率、温度、频率) A:-55~+105
¾ 电容器
M:-55~+125/150
(容量、精度、耐压、温度、绝缘电阻、损耗、 频 率)
协议转 换器 ICE/ICD
调试 目标
35
5 电子系统安装调试
组装调测：自底向上法(焊接电路) 原则
合理布局——电磁兼容问题 方便调测——留有测试点 分段/级/块装调——自底向上法 数字逻辑功能(工具)、模拟精度指标(经验) 测试设计——测试系统，计量原理
36
5 电子电路系统安装调试
38
5.3 电子系统的调试
(1) 调试准备
¾ 测试设备和测量仪表 (操作使用) ¾ 技术文件 (电路图、器件资料) ¾ 调试安全措施：人员、设备
39
(2) 调试方法、步骤
¾ 先直观检查、 再通电检查 ¾ 电路分块隔离、先静态再动态 ¾ 先单元调试、再整机联调 ¾ 先硬件调试、后软件模块化调试 ¾ 软硬件集成、综合、系统联调
提出解决方案、执行项目和结束项目4个阶段
投
入 识别 提出
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子系统
功能 模块
功能 模块
单 单 单单 元 元 元元 电 电 电电 路 路 路路
元、器件
版图
综合电子系统设计系统设计概述
自上而下法的优点
概念驱动法
• 尽量运用概念（抽象）描述、
分析设计对象，不过早地考虑 具体的电路、元器件和工艺
• 抓住主要矛盾，不纠缠在具体
细节上，控制设计的复杂性
综合电子系统设计系统设计概述
综合电子系统设计系统设计概述
调有比查那较些研各可究种使方用法的的设计方法
•相明先同确产进品设性计要求 ••弄了同清解类性同可产设设原其价品理他行计计比产可性方关品借法键鉴器人的时材 才方间法
综合电子系统设计系统设计概述
产品效益与开发时间的关系
销售顶峰 销售顶峰
上市延迟
综合电子系统设计系统设计概述
综合电子系统设计系统设计概述
何谓顶？
顶——系统的功能
何谓底？
底——最基本的元、器 件，甚至是版图
综合电子系统设计系统设计概述
系统的结构
•自顶至底有：
系统
子系统
部件（功能模块）
单元电路
元、器件
版图
综合电子系统设计系统设计概述
系统
自
子系统
顶 向 下
功能 模块
功能 模块
单单单单 元元元元 电电电电 路路路路
• 抽象的单元电路 • 选用具体的单元电路
综合电子系统设计系统设计概述
电子系统设计的步骤
•调查研究 •方案论证 •单元设计 •组装调测 •总结报告
综合电子系统设计系统设计概述
单元电路设计
• 尽量选用高性能、控制简单、集成度
高的、应用广泛的新产品（竞赛例外）
• 学会查手册和网上查询，懂得什么是
关键指标，如何选择代用品
综合电子系统设计系统 设计概述
2020/12/13
综合电子系统设计系统设计概述
什么是系统？
•由部件组成，能实现较复杂
的功能
（不是一个单一的电路，要有输入、 输出和其他控制电路） （只能实现单一功能的通常不算 系统）
综合电子系统设计系统设计概述
系统设计的方法
自顶向下 自底向上
自顶向下与自底向上相结合
综合电子系统设计系统设计概述
数字技术靠逻辑 模拟电路靠经验
综合电子系统设计系统设计概述
能甩开模拟电路吗？
不能！
高频 小信号 大功率
综合电子系统设计系统设计概述
千主万体不为数可字忽技略术、 放质弃量模靠模拟拟技技术术
综合电子系统设计系统设计概述
软件实现方法： 单片机（计算机）
软件D离SP不（数开字硬信件号支处持理 ）
综合电子系统设计系统设计概述
原始 技术指标
系统级 子系统级
部件级
元件级
综合电子系统设计系统设计概述
电子系统设计的步骤
•调查研究 •方案论证 •单元设计 •组装调测 •总结报告
综合电子系统设计系统设计概述
调查研究
•明做确什到设注么何计意？种要分程求析度每？一 ••弄了性技个虑清解细得系输能术设设节周统入指计计，到的和标方关尽、功输法键量完能出考善
综合电子系统设计系统设计概述
电子系统设计的步骤
•调查研究 •方案论证 •单元设计 •组装调测 •总结报告
综合电子系统设计系统设计概述
调查研究
•明决确定设指标计的要关求键 •弄难清点设计方法 •了工解作设量大计（关重键点）
综合电子系统设计系统设计概述
方案论证
从顶层到底层
从逐概Y层括图细到化展开
从粗略到精细
综合电子系统设计系统设计概述
综合电子系统设计系统设计概述
总结报告
•内容 • 设计思想 • 设计过程 • 设计结果 • 改进设想
综合电子系统设计系统设计概述
总结报告
•要求 • 概念准确 • 数据完整 • 条理清晰 • 突出创新
综合电子系统设计系统设计概述
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/12/13
• 系统的内部特性——
基本框图 •基基本本原理流程图
• 基本框图——
•
子系统
•
各子系统之间的接口要求
• 基本控制流程
综合电子系统设计系统设计概述
系统级行为描述设计
• 系统的内部特性—— • 基本原理 • 基本框图——
系统的 实现技
•
子系统
术
•
各子系统之间的接口要求
• 基本控制流程
综合电子系统设计系统设计概述
系统
子系统
子系统
功能 模块
功能 模块
功能 模块
功能 模块
单单单单单 元元元元元 电电电电电 路路路路路
元、器件
版图
单 单单
元 元元 自 电 电电 顶 路 路路 向
上
综合电子系统设计系统设计概述
自底向上的缺点
• 部件设计在先，设计系统时将受这些
部件的限制，影响：
• 系统性
•
易读性
•
可靠性
•
可维护性
•
那些端口
•
输入（输出）信号——
•
特征
•
来源（去向）
•
对系统的要求
综合电子系统设计系统设计概述
行为级
结构级
元件级 部件级 子系统级
系统级
物理级
综合电子系统设计系统设计概述
方案论证
• 下一步： • 系统级的结构描述与设计
•系统设计规范与功能
• 子系统之间的组合
综合电子系统设计系统设计概述
系统级行为描述设计
综合电子系统设计系统设计概述
方案论证
• 下一层：
• 部件级行为描述设计
• 对部件（模块）的需求
•
部件的技术规范
•
功能描述
综合电子系统设计系统设计概述
方案论证
• 下一步： • 部件级的结构描述与设计
• 部件设计规范与功能 • 单元电路之间的组合
综合电子系统设计系统设计概述
方案论证
• 第三步：
•部件级的物理描述与设计
元、器件
版图
综合电顶层到底层 从概括到展开 从粗略到精细
综合电子系统设计系统设计概述
自顶向下
系统级 子系统级 部件级 元件级
自底向上
综合电子系统设计系统设计概述
自上而下法的原则
•正确性与完备性 •模块化与结构化 •问题不下放 •高层主导 •直观性与清晰性
嵌入式系统
综合电子系统设计系统设计概述
行为级
结构级
元件级 部件级 子系统级
系统级
物理级
综合电子系统设计系统设计概述
方案论证
• 第三步：
• 系统级的物理描述与设计
• 组成系统的各In抽te象lle的ctu子re系P统roperty
•
各具体的子系知统识（产I权P）
•
提出具体的要求并转入
•
下一层设计
综合电子系统设计系统设计概述
系统实现技术
用数字技 术，还是 模拟技术 实现 ？
综合电子系统设计系统设计概述
模拟技术
优点：通常所使用的器件量较小 缺点：对器件的依赖性较大
调试较困难 与计算机配合不如数字技术方便
综合电子系统设计系统设计概述
数字技术
优点：对器件的依赖性较小 调试较容易 与计算机配合方便 LSI与可编程器件的使用
系统级
物理级
综合电子系统设计系统设计概述
行为级
结构级
元件级 部件级 子系统级
系统级
物理级
综合电子系统设计系统设计概述
方案论证
• 起点：
• 系统级行为描述设计
•用户需求
• 系统技术规范
•
功能描述
综合电子系统设计系统设计概述
系统初级步行为方描案述设计
• 系统的外部特性
面板图 • 主要功能
• 输入和输出——
• 会买东西——
华龙（初中山东路、洪武路交汇 处）
综合电子系统设计系统设计概述
电子系统设计的步骤
•调查研究 •方案论证 •单元设计 •组装调测 •总结报告
综合电子系统设计系统设计概述
组装调测
•自底向上法
综合电子系统设计系统设计概述
结构级
系统级 子系统级 部件级 元件级
行为级
物理级
综合电子系统设计系统设计概述
实现给定规 范结与构级功能的 子系统、部 件或元件及 其互联方式
系统级 子系统级 部件级 元件级
用户需行求为级变 为技术规范 与功能描述
用一定的材 料与工艺实 现结物构理级
综合电子系统设计系统设计概述
结构级
系统级 子系统级 部件级 元件级
行为级
物理级
综合电子系统设计系统设计概述
行为级
结构级
元件级 部件级 子系统级
• 子系统设计规范与功能
•
功能模块（部件）
•
之间的组合
综合电子系统设计系统设计概述
方案论证
• 第三步：
•
• •
子以系模统级块的物为理描单述与位设的计 详细框图 组成子系关统键的模各块抽、象关的键模块
选择元具件体及的相功互能接模口块或
•
对模没有块现提成出模具块体可的用要求并
•
转入的特下殊一模层块设计
综合电子系统设计系统设计概述
自底向上的优点
•在系统的组装和调试过
程中有效
•可利用前人的设计成果
综合电子系统设计系统设计概述
系统
以子功系统能模子系块统 为 功能 功能 功能 功能
基础的自上而 模块 模块 模块 模块